UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA E
INDUSTRIAS
CARRERA DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS
ELABORACIÓN DE HOJUELA DE YACÓN O JÍCAMA
(Smallanthus sonchifolius)
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERA DE ALIMENTOS
CATALINA JUDITH CLAUDIO MENA
DIRECTORA: ING. NADYA RIVERA VÁSQUEZ
FORMULARIO DE REGISTRO BIBLIOGRÁFICO
DATOS DE CONTACTO
CÉDULA DE IDENTIDAD: 1722634381
APELLIDO Y NOMBRES: Claudio Mena Catalina Judith
DIRECCIÓN: 10 de Agosto y San Gregorio
EMAIL: [email protected]
TELÉFONO FIJO: 2226934
TELÉFONO MOVIL: 0999210154
DATOS DE LA OBRA
TÍTULO: Elaboración de hojuela de Yacón (Smallanthus sonchifolius) o Jícama
AUTOR O AUTORES: Catalina Claudio M FECHA DE ENTREGA
DEL PROYECTO DE TITULACIÓN:
26 de Septiembre del 2016
DIRECTOR DEL PROYECTO DE TITULACIÓN:
Ing. Nadya Rivera
PROGRAMA PREGRADO POSGRADO
TÍTULO POR EL QUE OPTA:
INGENIERIA DE ALIMENTOS
RESUMEN: La elaboración de hojuela de yacón o jícama (Smallanthus sonchifolius) se las obtuvo mediante un proceso de deshidratación artificial, que consiste en la reducción del contenido de agua de un alimento mediante evaporación por acción de calor. El proceso de deshidratación para la obtención de hojuela consistió en aplicar seis tratamientos combinando tres temperaturas
(57 °C, 63 °C y 68°C) y dos grosores (2 mm y 3 mm); se utilizó un deshidratador Excalibur 3900T por bandejas en paralelo. Durante la deshidratación se controló la pérdida de peso con una balanza analítica electrónica, cada 10 minutos por bandeja hasta llegar al 80 % de pérdida de masa respecto a la masa inicial y se determinó el contenido de humedad. Los tratamientos presentaron las siguientes humedades: con 14.71 % en el tratamiento A de temperatura 57 °C y grosor 2 mm, con 17.53 % en el tratamiento B de temperatura 57 °C y grosor 3 mm, con 14.68 % en el tratamiento C de temperatura 63 °C y grosor 2 mm, con 24.59 % en el tratamiento D de temperatura 63 °C y grosor de 3 mm, con 13.13 % en el tratamiento E temperatura de 68 °C y grosor 2 mm, con 19.09 % en el tratamiento F temperatura de 68 °C y grosor 3 mm. El yacón o jícama químicamente analizado cumplió con los requisitos exigidos por la norma andina 0087, la hojuela presentó un color amarillo, sabor y olor característico. El tratamiento con temperatura de 68 °C y 2 mm de grosor tuvo mayor aceptabilidad global.
PALABRAS CLAVES: Deshidratación, Temperatura, Humedad, Yacón, Jícama, Aceptabilidad, Secado, Hojuela, Ancestral, Natural, Raíz, Tubérculo
DEDICATORIA
AGRADECIMIENTO
A Dios por sus bendiciones.
A mis padres María y Gustavo, por su amor infinito, por enseñarme a nunca rendirme, estar a mi lado siempre y brindarme su apoyo a pesar de haberme equivocado y
Mi hermana Pilar por su fortaleza y cariño.
A Gus por ser un amigo incondicional y el mejor confidente.
A mi tía Mónica por ser una luz en camino.
i
ÍNDICE DE CONTENIDOS
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RESUMEN ... vi
ABSTRACT ... vii
1. INTRODUCCIÓN ... 1
2. MARCO TEÓRICO ... 4
2.1.1 HISTORIA ... 5
2.1.2 DESCRIPCIÓN BOTÁNICA ... 6
2.1.3 CONDICIONES AGROCLIMÁTICAS ... 9
2.1.4 COMPOSICIÓN NUTRICIONAL ... 15
2.1.5 COMPOSICIÓN QUÍMICA Y PROPIEDADES ... 17
2.1.6 BENEFICIOS ... 19
2.2.1 CAMBIOS FÍSICOS ... 22
2.2.2 CAMBIOS QUÍMICOS ... 23
ii
4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ... 36
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ... 50
GLOSARIO ... 52
BIBLIOGRAFÍA ... 57
iii
ÍNDICE DE TABLAS
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Tabla 1. Descripción taxonómica del yacón jícama ... 6
Tabla 2. Clasificación del yacón o jícama. ... 9
Tabla 3. Diferentes especies de RTA´S de recolecciones 1993-1997 ... 11
Tabla 4. Disponibilidad estacionaria de yacón o jícama en el año. ... 13
Tabla 5. Número de entradas de colecciones de yacón en Sudamérica. .... 13
Tabla 6. Principales mercados de exportación del yacón en Perú. ... 14
Tabla 7. Información Nutricional del Yacón. ... 15
Tabla 8. Valor nutritivo aproximado de cultivos andinos ... 16
Tabla 9. Composición de algunos alimentos andinos (100 g) ... 17
Tabla 10. Contenido calórico del yacón y otros alimentos. ... 17
Tabla 11. Composición química especies andinas. ... 18
Tabla 12. Requisitos químicos del yacón o jícama. ... 30
Tabla 13. Tratamientos de las hojuelas de yacón deshidratadas ... 31
Tabla 14. Características y clasificación del yacón o jícama por lote. ... 36
Tabla 15. Características químicas del yacón o jícama ... 37
Tabla 16. Contenido de humedad por tratamiento ... 38
Tabla 17. Rendimiento pelado del yacón o jícama ... 41
Tabla 18. Rendimiento de la hojuela de yacón o jícama ... 41
Tabla 19. Características Químicas de la hojuela deshidratada ... 47
Tabla 20. Diámetro de hojuelas por tratamiento ... 47
Tabla 21. Análisis microbiológico de la hojuela norma peruana ... 48
Tabla 22. Requisitos proyecto A2 NTE INEN 2996 ... 48
iv
ÍNDICE DE FIGURAS
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Figura 1. Yacón o Jícama con cáscara. ... 4
Figura 2. Pulpa de yacón o jícama. ... 5
Figura 3. Planta entera de yacón ... 7
Figura 4. Yacón o Jícama corte transversal. ... 8
Figura 5. Distribución altitudinal de las raíces alimenticias nativas ... 10
Figura 6. Distribución Geográfica Perú ... 15
Figura 7. Yacón o jícama sin cáscara. ... 28
Figura 8. Diagrama de flujo hojuelas de yacón o jícama ... 29
Figura 9. Deshidratador ... 33
Figura 10. Lote muestreo de jícama o yacón ... 36
Figura 11. Contenido de humedad en temperatura ... 39
Figura 12. Contenido de humedad en grosor ... 39
Figura 13. Porcentaje de pérdida de masa por tratamiento ... 40
Figura 14. Curva de humedad en función de tiempo ... 42
Figura 15. Velocidad de secado en función de Humedad ... 43
Figura 16. Curva de Velocidad en función del tiempo ... 43
Figura 17. Análisis sensorial de las hojuelas de yacón ... 45
Figura 18. Hojuela que tuvo mayor agrado ... 45
Figura 19. Compraría el producto. ... 46
v
ÍNDICE DE ANEXOS
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Anexo 1. FORMATO PARA PRUEBA DE ACEPTABILIDAD... 65
Anexo 2. DISEÑO EXPERIMENTAL ... 66
Anexo 3. ANÁLISIS QUÍMICO DE YACÓN O JÍCAMA ... 67
Anexo 4. ANÁLISIS QUÍMICO DE HOJUELA DE YACÓN O JÍCAMA ... 68
vi
RESUMEN
vii
ABSTRACT
1
1. INTRODUCCIÓN
La deshidratación consistió en eliminar la mayor cantidad de agua en la hojuela del yacón o jícama, al introducir calor se aceleró la velocidad de transferencia, reduciendo las alteraciones químicas y físicas producidas por microorganismos. La cinética de deshidratación dependió de variables como: temperatura, grosor y características del yacón o jícama (CODEX INEN CPE, 2014; Potter & Hotchkiss, 1995).
El proceso de deshidratación extiende la vida útil del producto, el yacón o jícama (Smallanthus sonchifolius) posee un alto porcentaje de agua por lo cual tiende a pardearse rápidamente, buscando la metodología más adecuada se escogió la deshidratación (Manrique, Hermann, & Bernet, 2004)
La propuesta de elaboración de hojuela de yacón como snack o bocadito de origen vegetal permite revivir culturas ancestrales perdidas en la memoria de los Ecuatorianos, rescatando un producto que posee propiedades nutricionales (Manrique, Hermann, & Bernet, 2004).
2 En Ecuador se le conoce como “jícama”, “chicama”, “shicama”, “jiquima” o “jiquimilla”, estas dos últimas derivan de la palabra xicama de origen mexicano aplicado al género Pachyrhizus (NA 0087, 2010).
Según historiadores los Chasquis consumían el yacón o jícama en forma cruda, como reconstituyente por su gran contenido de agua, azúcares y vitaminas; fue un cultivo casero en las culturas preincaicas y fue encontrado por los españoles en la época de conquista (NA 0087, 2010; Mikuy & Mikuy, 2010).
El Yacón o jícama contiene carbohidratos en forma de almidón FOS (fructo oligosacáridos) un tipo particular de azúcar, estos no pueden ser digeridos directamente por el organismo debido a que el ser humano no posee las enzimas necesarias para su metabolización; su característica principal es su reducido aporte de calorías y no eleva el nivel de glucosa. Los FOS pueden reducir el nivel de lípidos en sangre, incrementar la asimilación de calcio en huesos, reducir el riesgo de cáncer de colon, fortalecer el sistema inmunológico, además permiten un balance de la flora intestinal beneficios adjudicados al yacón (Smallanthus sonchifolius) o jícama mediante pruebas hechas en animales (Manrique, Hermann, & Bernet, 2004).
El mercado del yacón o jícama en países como: Perú y Colombia está en expansión con productos procesados ya sea en jarabe y hojas para infusión, de esta manera se genera valor agregado y se permite una rápida difusión.
En 1653, el sacerdote y cronista español Bernabé Cobo se refirió al yacón como una fruta de sabor agradable, presenta resistencia al sol posterior a su cosecha y cita: “Cómanse crudas por frutas y tienen muy buen sabor y mucho mejor si se pasan un poco al sol, suelen cortar en ruedas…”.
3 es el método menos costoso conocido, en el siglo XX se aplica la deshidratación a nivel industrial como método de conservación en productos alimenticios y en la agroindustria se utiliza como método de conservación de productos derivados de los cereales como: harinas con frutas, frutas secas entre otros, la deshidratación pretende, reducir el peso de raíces o tubérculos, facilitando su distribución, transporte y consumo (Casp & Abril, 2003).
El objetivo general del presente trabajo de titulación consiste en elaborar hojuelas de yacón o jícama (Smallanthus sonchifolius), a través los siguientes objetivos específicos:
Caracterizar física y químicamente el yacón o jícama (Smallanthus sonchifolius).
Estudiar el proceso de deshidratación.
Realizar un análisis de aceptabilidad de los tratamientos estudiados.
2. MARCO TEÓRICO
YACÓN O JÍCAMA (Smallanthus sonchifolius)
El yacón o jícama fue conocido como: (Polymnia sonchifolia), hasta 1978 en que Robinson reestablece el nombre de (Smallanthus sonchifolius), se ha encontrado en la cultura Nazca (500 - 1200 dc.) representaciones fitomórficas (del griego phitón vegetal y morphos forma) en las que se observa al yacón representado en textiles y cerámicas. En la época de la Colonia Española fue alimento de los marineros, Vietmeyer N, lo llamo “manzana de la tierra” por su característico sabor dulce y textura crujiente (Academy, 1989; NA 0087, 2010).
El yacón es una planta originaria de la región andina, sus tallos son cilíndrico; es una especie de alta productividad ya que su rendimiento aproximado es de hasta 23 unidades por cada raíz (Seminario, Valderrama, & Manrique, 2003; NA 0087, 2010).
El yacón o jícama como se observa en la Figura 1, presenta cáscara rojiza delgada y muy adherida a la pulpa (Suquilanda, 2008; NA 0087, 2010).
Figura 1. Yacón o Jícama con cáscara.
5 esto dependiendo del tiempo de almacenamiento, a mayor tiempo pueden aumentar los azúcares (Suquilanda, 2008; NA 0087, 2010).
Figura 2. Pulpa de yacón o jícama.
Las raíces del yacón son fibrosas y delgadas siendo su principal tarea fijarse al suelo, absorber nutrientes y agua; además presentan características y las cuales son reservantes engrosadas, ovaladas de color blanco o anaranjado y su peso puede variar de 50 a 100 g (Seminario, Valderrama, & Manrique, 2003).
En Bolivia la raíz es consumida por diabéticos y personas que tienen problemas digestivos, no existe referencia si el consumo es reciente o es una tradición; la gente del campo en Cajamarca (Perú) considera que es un rejuvenecedor de la piel, ya que antiguamente se comía antes de dormir para retardar el envejecimiento (Seminario, Valderrama, & Manrique, 2003).
2.1.1 HISTORIA
“Una alimentación con productos ancestrales rescata nuestra identidad cultural” (Quelal, Alvarez, & Villacrés, 2013).
6 una palabra de origen Quecha y significa: aguanoso-insípido (Mendieta, 2005).
La destrucción de hábitats naturales tuvo como consecuencia la pérdida de variedades de plantas, la modernización de las prácticas agrícolas reduce importancia a especies autóctona no rentables, como es el caso del yacón o jícama pero en el país existen entidades de investigación para estudios de campo de las raíces y tubérculos andinos como el DENAREF (Departamento Nacional de Recursos Filogenéticos y Biotecnología) el cual investiga y custodia el germoplasma a nivel nacional (INIAP, 1995)
2.1.2 DESCRIPCIÓN BOTÁNICA
En la Tabla 1, se observan las características morfológicas y botánicas del yacón o jícama.
Tabla 1. Descripción taxonómica del yacón jícama
Reino Vegetal
División Angiosperma
Clase Dicotiledoneae
Orden Asterales
Familia Asteraceae Género Smallanthus
Especie Smallanthus sonchifolius
Nombre Común Yacón (NA 0087, 2010)
El hábitat natural es la zona de los andes en latitudes tropicales y climas templados o subtropicales (NA 0087, 2010).
7
Planta. - Es una planta herbácea perenne de 1.5 m a 3.0 m de alto, consta de un tallo principal ramificado desde la base como se observa en la Figura 3 (NA 0087, 2010).
Figura 3. Planta entera de yacón (Seminario, Valderrama, & Manrique, 2003)
Hojas. Son de forma variable triangulares, tiene altas concentraciones de fructo-oligosacaridos y después de la floración la planta solo produce hojas pequeñas (Tapia & Fries, 2007; Seminario, Valderrama, & Manrique, 2003). Su borde es por lo general dentado; la lámina tiene forma triangular con la base (punta de una flecha) y acorazonada. Se presenta con 13 a 16 pares de hojas antes de la floración cerca de la cosecha las hojas reducen su número y tamaño (Valderrama, 2005).
Flores. La rama floral puede presentar entre 20 a 40 cabezuelas, cada cabezuela está formada por flores femeninas y masculina; las femeninas son las más vistosas y presenta color amarillo; mientras que las masculinas son más pequeñas de forma tubular, están muy juntas y existen en mayor número (Valderrama, 2005; Seminario, Valderrama, & Manrique, 2003).
8 fibrosas son: delgadas su función principal es la fijación al suelo y absorción de agua y nutrientes (NA 0087, 2010). El número de raíces por planta varía desde 3 hasta 35. Externamente pueden ser de color púrpura o amarillo, mientras que su interior es blanco cremoso, similar a la de una papa cruda o una pera. Es importante que después de cosechadas las raíces se coloquen bajo sombra y en un lugar fresco para que la tierra impida una pronta maduración y evite la disminución de FOS (Valderrama, 2005; Suquilanda, 2008).
Tallo. Son cilíndricos, algo huecos, de color verde pigmentados de púrpura. La planta puede presentar ramas desde la base del tallo o sólo en la parte superior, en su parte subterránea tiene vástagos aéreos anuales que se secan una vez pasada la floración, de cada nudo del tallo brotan dos hojas triangulares (Tapia & Fries, 2007; Valderrama, 2005).
Tubérculo. Su cáscara es de color marrón o púrpura, delgado y adherida a la pulpa que es de blanco, amarillo o crema y sus gamas de tonalidades anaranjado, como se observa en la Figura 4, pueden tener una mayor variabilidad de acuerdo a las condiciones ambientales donde son cultivadas (Suquilanda, 2008; Academy, 1989).
Figura 4. Yacón o Jícama corte transversal.
9
Tabla 2. Clasificación del yacón o jícama.
Clasificación Largo (cm) Diámetro (cm) Peso (g)
Tipo 1 > 20 7 a 10 > 300
Tipo 2 12 a 20 5 a 6 120 a 300
Tipo 3 < 12 < 5 < 120
(NA 0087, 2010)
La calidad del yacón o jícama puede ser:
Categoría Extra. De calidad y características tipo comercial, no deben existir defectos, salvo alteraciones superficiales leves (CODEX, 2012).
Categoría I. De buena calidad, podrá existir defectos como: variaciones en forma, heridas cicatrizadas pero que no superen el 5 % en la superficie, raspaduras que no superen el 10 % y no se considera en ningún caso que los defectos alteren la pulpa (CODEX, 2012).
Categoría II. Pueden existir daños leves, superficiales o defectos como: estado de conservación, heridas cicatrizadas que no superen el 10 % en la superficie, raspaduras que no superen el 20 % y no se considera en ningún caso que los defectos alteren la pulpa (CODEX, 2012).
2.1.3 CONDICIONES AGROCLIMÁTICAS
10
Figura 5. Distribución altitudinal de las raíces alimenticias nativas (Tapia & Fries, 2007)
Suelo. Es una planta de huerto familiar la cual crece junto a arbustos o árboles al borde de chacras entre las hortalizas, en suelos ricos moderadamente profundos (francos, arenosos). Pueden tolerar un pH solo de ácidos a ligeramente alcalinos (6 - 7.5). En los Andes se le cultiva entre 900 y 2750 msnm, en Ecuador se registran cultivos hasta de 3500 metros, es recomendable la siembra a inicios de las precipitaciones entre los meses de septiembre-octubre, pero también se podría sembrar en los meses de julio-agosto (Suquilanda, 2008; Seminario, Valderrama, & Manrique, 2003).
11
Producción agrícola en el Ecuador. Según Marcelo Tacan investigador agropecuario el INIAP-EESC dispone de 32 entradas de jícama, en comunicación personal. Las raíces se cosechan a los 8 meses de edad de la planta, con esto se aprovecha el mayor contenido de fructo-oligosacaridos (FOS) para obtener el producto deseado (Quelal, Alvarez, & Villacrés, 2013).
Las zonas con mayor tradición en el cultivo se localizan en la Sierra Norte y Central del Ecuador, pero también se lo encuentra en algunos sectores de las provincias sureñas como: Loja (Vilcabamba, Malacatos y Amaluza), Cañar y Azuay. El cultivo es reducido y su destino principal es el autoconsumo (Suquilanda, 2008).
Como se muestra en la Tabla 3, mediante la recolección de raíces y tubérculos andinos en el periodo de 1993 a 1997 en áreas no cubiertas en proyectos anteriores, se documenta las colecciones en la que se define nuevas zonas de cultivo y de forma silvestre de los diferentes RTA´S.
Tabla 3. Diferentes especies de RTA´S de recolecciones 1993-1997
Nombre común Cultivadas Silvestres Total
Melloco 95 95
Oca 69 13 82
Mashua 20 6 26
Zanahoria
Blanca 18 21 39
Jícama 8 1 9
Achira 17 17
Miso 1 1
Papa 2 2
TOTAL 230 41 271
12 En el Ecuador se están realizando proyectos para que la gente del campo tenga una participación activa como por ejemplo en la provincia de Chimborazo con los chacareros (sabios locales), a los cuales se les da guías de como diversificar los cultivos, se realizan proyecciones que permiten mantener alrededor de 30 tipos de ocas, 20 tipos de jícamas y200 variedades de papas nativas, obteniendo como resultado que la gente conozca productos ancestrales que han sido olvidados como la jícama, mashua entre otros (FAO, 2011).
Entidades Gubernamentales como el (MAGAP) ayudan a los agricultores facilitando espacios para que puedan dar a conocer sus productos y poder venderlos por medio de: “los mercaditos” en los cuales las asociaciones presentan lo que producen por ejemplo: la asociación: “Maquipurashpa Kausay” de Otavalo oferto jícama, mashua, quinua entre otros.
Existen programas gubernamentales llamados “canastas agroecológicas” entre (Comerciales & MAGAP), para entregar a los servidores públicos 22 productos entre verduras, hortalizas, frutas y lácteos de productores de los sectores de Cayambe y Santo Domingo de los Tsáchilas, con el propósito de rescatar ciertos productos que han dejado de ser consumidos como: jícama y papas andinas; con el objetivo de permitir que los productores recuperen su inversión a un precio justo.
13 En la actualidad su siembra se da en países fuera de los andes, debido a que en la década de los 60 el yacón o jícama salió desde Ecuador hacia Nueva Zelanda, en 1985 fue llevado a Japón es ahí donde se realizaron los primeros estudios científicos que determinan su composición química y el efecto en la salud (Seminario, Valderrama, & Manrique, 2003).
Como se muestra en la Tabla 4, los tiempos de cosecha recomendados son: junio, julio, agosto, septiembre, considerando de 6 a 10 meses después de la siembra.
Tabla 4. Disponibilidad estacionaria de yacón o jícama en el año.
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGOST SEP OCT NOV DIC
* * * *
(PROMPERU, 2014)
Desde el año 1993, en países andinos como: Ecuador, Bolivia y Perú se realiza una conservación de germoplasma de Yacón, como se observa en la Tabla 5, con ayuda de instituciones como: INIAP (Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarias), PROINPA (Programa de investigación de la papa), CICA (Centro de investigación en cultivos andinos), CRIBA (Centro Regional de Investigación en Biodiversidad Andina), CIP (Centro Internacional de la papa) y UNP (Universidad Nacional de Cajamarca), con el número de entradas por institución preferentemente de las localidades de mayor tradición de cultivo(Seminario, Valderrama, & Manrique, 2003).
Tabla 5. Número de entradas de colecciones de yacón en Sudamérica.
País Institución Número de entradas
Ecuador INIAP 32
Bolivia PROINPA 5
Perú INIA 85
CICA 46
CRIBA 86
14
Tabla 5. Número de entradas de colección de yacón en Sudamérica (… continuación)
UNC 98
TOTAL 399
(Seminario, Valderrama, & Manrique, 2003)
En la Tabla 6, se tienen los principales países de exportación de yacón en las siguientes presentaciones: deshidratado, cápsulas y jarabe además del valor de su exportación (SIICES, 2015).
Tabla 6. Principales mercados de exportación del yacón en Perú.
PAISES FOB-13
Estados Unidos 1059.81
Brasil 125.00
Alemania 33.47
Reino Unido 28.68
Japón 19.66
España 16.01
Guatemala 7.00
Países Bajos 6.49
Canadá 5.90
Otros Países (10) 19.68
(SIICES, 2015)
15
Figura 6. Distribución Geográfica Perú (PROMPERU, 2014).
2.1.4 COMPOSICIÓN NUTRICIONAL
La diferencia de este producto es la presencia de fructo-oligosacáridos los cuales no se descomponen en el tracto digestivo, por lo tanto ayudan a una mejora intestinal (Párraga, Hermann, & Manrique, 2005).
Como se muestra en la Tabla 7, se detallan los compuestos que tiene la raíz de yacón fresca y sin cáscara, los cuales son: agua, oligrofructosa, azúcar simple, proteína, potasio, calcio y calorías con un rango en gramos, miligramos y kcal referenciales para la mayoría de raíces de yacón o jícama.
Tabla 7. Información Nutricional del Yacón.
Tomado de 100 gr de raíz fresca sin cáscara
Compuesto Contenido
Agua 85 - 90 g
Oligofructosa 6 - 12 g
Azúcar simple *1.5 - 4 g Proteína 0.1 – 0.5 g Potasio 185 - 295 mg
Calcio 6 - 13 mg
16 Como se observa en la Tabla 8, se dividen en cuatro grupos: granos, leguminosas, raíces y frutales. Se resalta el yacón o jícama con un valor energético de 100 kcal y la presencia de fructo-oligosacaridos entre los valores más relevantes (Tapia & Fries, 2007).
Tabla 8. Valor nutritivo aproximado de cultivos andinos
ALIMENTO ENERGÍA PROTEÍNA MINERALES OTROS CANTIDAD
GRANOS
Maíz grano seco 300 Kcal 10 g % Fibra dietética
Quinua 300 Kcal 10 g % Fibra dietética
Qañiwa (amaranto) 300 Kcal 10 g % Fibra dietética
Kiwicha 300 Kcal 10 g % Fibra dietética
LEGUMINOSA
Tarwi, chocho seco 300 Kcal 10 g % Grasa
TUBERCULO
Papa 100 Kcal 5 g % Micronutrientes
Oca 100 Kcal 5 g % Micronutrientes
Olluco (melloco) 100 Kcal 5 g % Micronutrientes
Mashwa 100 Kcal 5 g % Micronutrientes
RAICES
Arracacha
(zanahoria blanca) 300 Kcal 5 g % Micronutrientes
Yacón 100 Kcal - Fructooligosacaridos
Achira 300 Kcal 5 g %
Maca fresca 100 Kcal 5 g % Hierro Micronutrientes
FRUTALES
Aguaymanto (Uvilla) 100 Kcal Hierro Micronutriente Tomate de árbol 100 Kcal Hierro Micronutriente Tumbo (Taxo) 100 Kcal Fósforo Micronutriente Papaya de altura 100 Kcal Calcio Micronutriente
(Tapia & Fries, 2007)
17
Tabla 9. Composición de algunos alimentos andinos (100 g)
Alimento Energía Agua Proteína Grasa Fibra Calcio Hierro Raíces kcal gramo gramo gramo gramo miligramo miligramo Arracacha (zanahoria
blanca 42466 75.1 0.7 0.3 1.1 27 1.1
Yacón 54 86.6 0.3 0.3 0.5 23 0.3
Achira morada 102 73.2 0.1 0.1 13 0.7
Maca, raíz 327 15.3 1.6 1.6 247 14.7
Maca, pasta integral 339 11.1 1.0 1.0 245 25 (Tapia & Fries, 2007).
En la Tabla 10, el yacón o jícama tiene el menor contenido calórico siendo este de 15 - 20 kcal / 100 g entre piña, manzana, pan y chocolate como los más representativos.
Tabla 10. Contenido calórico del yacón y otros alimentos.
Alimento Contenido calórico
Kcal / 100 g alimento
Yacón 15 - 20*
Piña 40
Naranja 50
Manzana 60
Plátano 80
Papa 120
Carne pollo 120
Arroz Cocido 135
Carne de res 160
Pan 250
Helado 400
Chocolate 500
(Seminario, Valderrama, & Manrique, 2003)
2.1.5 COMPOSICIÓN QUÍMICA Y PROPIEDADES
18 100 ml, la presencia de carbohidrato en forma de almidón con un 0.84 %; es un caso muy peculiar dentro de las raíces o tubérculos andinos en forma de oligo-fructosa (oligo -poco, sacárido-azúcar), y el resto conforman la sacarosa, fructosa y glucosa, las proteínas alcanza valores de 0.3 a 3.7 %; además contiene fenoles que pueden reducir el contenido de azúcar en la sangre (Quelal, Alvarez, & Villacrés, 2013; Villacres R & Ruiz F, 2002; Mendieta, 2005; Villacrés, Rubio, Cuadrado, Marcial, & Iñiguez, 2007; Tapia & Fries, 2007; Seminario, Valderrama, & Manrique, 2003).
Al yacón o jícama se lo debe conservar en lugares secos, a temperaturas bajas aproximadamente entre 12 y 16 °C porque son altamente susceptibles a daños (Suquilanda, 2008).
En la Tabla 11, se observa que el yacón o jícama en comparación con la zanahoria blanca, miso y achira tiene los valores más altos en humedad con 89.43 %, el azúcar total con 38.65 % y azúcar reductor con 11.88 % y los valores más bajos fueron el extracto etéreo con 1.11 %, calcio con 0.08 %, hierro con 36 ppm y el almidón con 0.56 %.
Tabla 11. Composición química especies andinas.
PARÁMETRO ESPECIE
Zanahoria Blanca Miso Jícama Achira
Humedad (%) 74.10 61.94 89.43 81.69
Ceniza (%) 4.12 4.49 4.60 7.53
Proteína (%) 5.15 7.41 5.64 4.29
Fibra (%) 3.05 4.83 3.33 5.33
Extracto Etéreo (%) 1.44 1.76 1.11 2.04
Carbohidratos (%) 86.30 80.46 85.30 80.80
Ca (%) 0.12 0.61 0.08 0.095
P (%) 0.17 0.09 0.15 0.41
Mg (%) 0.038 0.09 0.04 0.42
Na (%) 0.013 0.03 0.023 0.08
K (%) 1.69 1.27 1.94 2.68
Cu (ppm) 4.00 6.00 11.00 14.00
19
Tabla 11. Composición química especies andinas (… continuación)
Mn (ppm) 9.00 7.00 9.00 14.00
Zn (ppm) 34.00 62.00 34.00 30.00
Almidón (%) 72.18 67.71 0.56 60.47
Azúcar Total (%) 3.72 2.68 38.65 3.95
Azúcares Reductores (%) 1.28 0.55 11.88 2.68
Energía (kcal/100g) 437.0 427.0 434.0 404.0 (Barrera , Tapia, & Monteros , 2004)
Los FOS son considerados como prebióticos o fibra dietética porque nutren selectivamente, los fructános (polímeros fructosa) representa un 46 %, producen de 25 a 35 % de calorías y grasas aproximadamente (Villacrés, Rubio, Cuadrado, Marcial, & Iñiguez, 2007; Quelal, Alvarez, & Villacrés, 2013; Seminario, Valderrama, & Manrique, 2003)
Los FOS son solubles en agua tienen un sabor dulce, pero es ligero aproximadamente de30 al 50 % en comparación con el azúcar de mesa (sacarosa), podría ser un sustituto del azúcar común; en el colon son completamente fermentados por los probióticos (bacterias benéficas) que forman parte de la microflora intestinal (Párraga, Hermann, & Manrique, 2005).
Para el almacenamiento de la raíz de yacón o jícama se debe tomar en consideración factores como: temperatura, humedad y radiación solar; la temperatura en refrigeración debe estar entre los 2 a 4 °C, evitando su almacenamiento en lugares húmedos y no exponerlo directamente al sol (NA 0087, 2010).
2.1.6 BENEFICIOS
20 El yacón o jícama acelera notablemente el tránsito intestinal por su bajo contenido calórico, podría ser un tratamiento útil en caso de estreñimiento porque estimula a las bifidobacterias (putrefacción de residuos) permitiendo una reducción de cáncer de colon o para pacientes obesos, el estudio realizado fue en base a jarabe de yacón el cual contiene hasta 50 % de FOS con características similares a la miel pero su ventaja es el aporte reducido en calorías (Geyer, Manrique, Degen, & Beglinger, 2008; Seminario, Valderrama, & Manrique, 2003; Academy, 1989).
En una investigación previa publicada por “Clinical Nutrition” se ha comprobado que la raíz de yacón o jícama disminuye los niveles de lípidos en sangre y reduce el peso corporal en animales diabéticos y pacientes obesos (Díaz & Karem, 2014).
Las raíces y las hojas tienen polifenoles y antioxidantes que son compuestos que han sido asociados con la prevención del cáncer y la arteriosclerosis, es importante indicar que los azucares beneficiosos (FOS) se pierden por: exposición al sol ya que se convierten en azucares simples por temperatura superiores a 120°C en procesamiento (Manrique, Hermann, & Bernet, 2004).
La demanda de productos procesados va en aumento debido a las exigencias de la población por consumir un producto rápido a media mañana o tarde que mantenga un beneficio nutricional (Mora & Tobar, 2013).
DESHIDRATACIÓN
21 Los deshidratados artificiales se dieron a conocer a partir de 1900, con ello se pretendió conservar los nutrientes y reducir el deterioro de la calidad sensorial propiedades originales (Colina, 2010).
La calidad del producto final, se determina por las variables de: temperatura, grosor y tiempo que en el caso de no realizar un control producen un endurecimiento en la parte externa provocando un proceso no uniforme. (Salazar , 2003).
Tener una mayor área superficial implica mayor contacto con el calor y salida de la humedad es decir es menor la distancia que el calor recorre hacia el centro del alimento manteniendo como medio calórico el aire a una temperatura constante. Una rebanada gruesa de alimento pierde humedad en la superficie y desarrolla una costra llamada también “case hardening”, mientras que la humedad sigue en el centro del producto creando un gradiente de humedad desde el centro del alimento a la superficie (Potter & Hotchkiss, 1995).
Entre los métodos de deshidratación más utilizados para alimentos se tiene:
Por aire (convección). El calor suministrado es aire caliente, el cual está en contacto con el producto provocando un incremento en la temperatura superficial y la humedad del producto que empieza a ser evaporada, es un proceso adiabático porque no existe intercambio de calor con el exterior (Colina, 2010).
Por conducción. El producto tiene contacto con una superficie caliente, la temperatura va subiendo durante el secado, el agua es removida por el aire que circula en el proceso (Colina, 2010).
22
Por congelación o liofilización. El producto se congela y es sometido a un vacío en donde el agua se sublima de líquido a gas (Colina, 2010).
Los factores que influyen sobre la velocidad de deshidratación en un alimento, pueden ser: Temperatura de aire de entrada que depende de las características del alimento, esto determina la velocidad de deshidratación y permite que las moléculas de agua salgan con rapidez por lo que la temperatura del aire de salida es menor pero tiene mayor humedad (Colina, 2010).
Las características del producto a deshidratar influyen en el resultado final estas pueden ser: composición química, forma en que interactúan con el agua, estructura celular, forma y tamaño del producto; la distancia que recorren las moléculas de agua desde el interior del producto hacia la superficie para mantener una deshidratación uniforme (Colina, 2010).
s
Para la deshidratación se deben considerar las siguientes condiciones:
Temperatura.
Grosor de la hojuela. Peso inicial.
Peso cada 10 minutos. Porcentaje de peso perdido. Humedad.
Los cambios de los alimentos durante la deshidratación pueden ser: físicos y químicos y estos afectan la calidad del producto.
2.2.1 CAMBIOS FÍSICOS
Encogimiento del producto, afecta la transferencia de calor y la
23 Densidad aparente del producto deshidratado.
Endurecimiento de la superficie por exceso de temperatura o tiempo, esto
producirá humedad en el interior y será difícil la remoción de agua (Casp & Abril, 2003).
2.2.2 CAMBIOS QUÍMICOS
Reacciones enzimáticas, las cuales se presentan en las etapas iniciales
de la deshidratación debido a que el producto no tiene una actividad de agua suficientemente baja.
Oscurecimiento no enzimático es el daño presentado por calor que
generalmente es irreversible, generar un cambio en el sabor e inclusive cambio de nutrientes.
Reacción de Maillard al utilizar temperaturas elevadas, los grupos
reactivos (fructosa, glucosa, grupo FOS) más agua provocan reacciones de pardeamiento de forma lenta generando un incremento en la humedad, llegando a ser considerada una etapa crítica.
Oxidación de lípidos presenta mal olor y cambio en el sabor.
Perdida de aroma y sabor.
24 Como desventajas en el caso de necesitar rehidratación es no lograr una reconstitución total o generar cambios que modifique textura olor y color (Colina, 2010).
La transformación que sufre un alimento deshidratado cuando el agua es eliminada por capilaridad donde, conforme se evapora el agua de las superficies húmedas las estructuras capilares o conductos disminuyen; puede existir un encogimiento conforme avanza el proceso, existe compactación lo cual reduce los espacios libres por donde puede circular el agua esto estimulará el desplazamiento de agua hacia los lugares donde es menor la concentración, generalmente a la superficie (Colina, 2010).
En la deshidratación de yacón o jícama en hojuela se utilizó el método de deshidratación por aire también llamado por convección, porque se mantiene una corriente de aire caliente, se conserva constante la temperatura y la velocidad, con esto se obtendrá una hojuela con características deseadas. La dirección del flujo de aire es en paralelo por lo que el deshidratador tiene bandejas con mallas lo que permitió el paso de aire sobre cada hojuela obteniendo una mayor área de superficie expuesta por medio del volumen de aire interior a velocidad alta (Colina, 2010).
EMPAQUE Y CONDICIONES DE ALMACENAMIENTO
25 El empaque del producto deshidratado debe impedir la contaminación por insectos, microorganismos o polvo, es importante evitar daños por factores ambientales como: luz u oxígeno ya que estos provocan rancidez oxidativa (grasas) y se debe evitar que el producto absorba humedad, además los deshidratados pueden perder con rapidez vitaminas, aminoácidos y proteínas ya que son sensibles (Colina, 2010).
Para seleccionar el empaque se prioriza que este sea opaco o coloreado con el objetivo de garantizar su mejor conservación, previniendo la acción de la luz en el alimento para avalar sabor, seguridad y servicio en el mismo (FOS) (Quelal, Alvarez, & Villacrés, 2013).
El envase de la hojuela de yacón o jícama debe proteger de daños externos, ser nuevos, estar limpios con el objeto de mantener propiedades originales. Para la rotulación de etiquetas o sello como indicaciones comerciales se debió usar tinta o pegamento no tóxico (CODEX, 2012).
Los envases deben satisfacer las características de: calidad, higiene y resistencia para asegurar la manipulación; para el transporte y la conservación el envase deberá estar exento de cualquier materia u olor extraño (Potter & Hotchkiss, 1995).
El empaque generalmente utilizado en la industria de los snacks es el celofán también llamado celulosa transparente, es delgado, fino, firme, este es el más recomendado para el yacón por su perfil ecológico ya que es biodegradable (Povea, 2015).
26
Presencia de oxígeno. Provoca reacciones de oxidación y cambio en el producto, algunas vitaminas y proteínas son sensibles al oxígeno (Povea, 2015).
Humedad. Los productos deshidratados absorben humedad fácilmente esto hace que se pierda la calidad y permite la presencia de microorganismos (Povea, 2015).
Transmisión de luz. En exceso puede provocar la destrucción de vitaminas, degradación de color y ayuda con reacciones de oxidación (Povea, 2015).
Interacción del envase con el producto; para que no sea toxico, además este puede coadyuvar con el deterioro y presencia de olor desagradable (Colina, 2010).
Requisitos para rotulado del producto envasado información aplicable:
Nombre del alimento. La naturaleza en forma específica, junto al nombre, en forma legible, condición física, la forma de presentación, el tipo de tratamiento al que ha sido sometido por ejemplo: deshidratación (INEN, 2014).
Lista de ingredientes. Presentar la lista de ingredientes excepto cuando se trate de alimentos de un único ingrediente, se enlista los aditivos alimentarios, no es necesario enunciar el agua u otros ingredientes volátiles que se evaporan durante la elaboración (INEN, 2014).
27
3. METODOLOGÍA
PREPARACIÓN DE MATERIA PRIMA
El yacón o jícama (Smallanthus sonchifolius) utilizado para estudio fue comprado en el mercado de San Roque, según la persona que expendió el producto provino de la Provincia de Imbabura y de Perú. Es una raíz desconocida y se podría asumir su escases a la poca salida en el mercado pero no por eso deja de ser considerado como producto ancestral (Seminario, Valderrama, & Manrique, 2003).
Se identificó cada lote para su posterior análisis físico: forma, categoria, y madurez, se clasificó de acuerdo al tipo (1, 2 y 3), de acuerdo al diámetro, peso y largo, defectos, color de la cáscara, olor; se preparó un producto para muestreo (INEN, 1994).
DESCRIPCIÓN DEL PROCESO
El proceso se inició con la recepción y clasificación de la materia prima, tomando en cuenta las siguientes variables: forma, diámetro, longitud, peso, signos de deterioro (dañado, golpeado o con colores que den un mal aspecto), se clasificaron en sus tres categorías (1, 2 - 3), posteriormente el producto seleccionado fue sometido a lavados con agua purificada para retirar impureza, enseguida se lo secó con papel absorbente para evitar el exceso de agua (UNALM, 2000; NA 0087, 2010; Párraga, Hermann, & Manrique, 2005).
28 se observó una capa blanca que necesita ser retirada como se aprecia en la Figura 7.
Figura 7. Yacón o jícama sin cáscara.
Se cortó hojuelas de 2 mm y 3 mm con un rebanador manual para mantener la uniformidad del producto final, las rodajas fueron sumergidas en una solución de ácido cítrico y agua al 0.2 % (p/v) por un minuto para retardar el pardeamiento y así inactivar las enzimas (PPO) o polifeniloxidas, se escurrió y seco las hojuelas para disponerlas en las bandejas e iniciar el proceso de deshidratación (Umaña, 2003; Quelal, Alvarez, & Villacrés, 2013; Párraga, Hermann, & Manrique, 2005; Moreno & Cárcel, 2015).
Se controló la temperatura del deshidratador por medio de un termómetro para verificar que el proceso haya iniciado con las temperaturas planteada: 57 °C, 63 °C y 68 °C, se hizo un control del tiempo de deshidratación cada 10 minutos obteniendo el porcentaje de pérdida de masa (Geankoplis, 1998).
Se realizó la gráfica de humedad en función del tiempo (kg W/ kg ms) y la de velocidad (R) en función de la humedad (kg W / s m2) (Geankoplis, 1998).
29 Temperaturas de 57 °C, 63 °C y 68 °C
Figura 8. Diagrama de flujo hojuelas de yacón o jícama
CARACTERIZACIÓN FÍSICO QUÍMICA DEL YACÓN
Los requisitos generales establecidos por la norma andina para yacón (Smallanthus sonchifolius) fueron: estar enteros, sin rajadura o particiones, sano, sin plagas ni enfermedades, las raíces del yacón o jícama presentaron las siguientes características sensoriales color de la pulpa: amarillo o crema, su olor característico, sabor ligeramente dulce, y consistencia firme (NA 0087, 2010).
Grosor: 2mm y 3 mm Yacón o jícama
Tipo-Diámetro-Longitud-Peso RECEPTAR LIMPIAR Muestreo Tierra o impurezas Cáscara PELAR
0.2 %(p/v) de ácido cítrico y agua.
Hojuela no pardeada Papel absorbente ACONDICIONAR ESCURRIR DESHIDRATAR CORTAR Hojuelas de yacón
o jícama
CONTROLAR Peso bandeja con hojuela cada 10 minutos
ENVASAR
Funda metalizada FLEX UP zipper 10 x 18
30 Para determinar el diámetro y largo se utilizó un pie de rey con precisión de 0.02 mm, para el peso de cada yacón o jícama se empleó una balanza electrónica KD-SC/SE con precisión de 0.1 g, se analizó la diferencia significativa de acuerdo al intervalo LSD alfa 0.05 y diferencia significativa entre los lotes.
Los requisitos físico químicos específicos que establece la norma andina de yacón se observan en la Tabla 12 (NA 0087, 2010).
Tabla 12. Requisitos químicos del yacón o jícama.
Requisitos porcentaje (base
húmeda) Método de ensayo
Mínimo Máximo
Humedad 84.8 92.7 AOAC 977.10 Proteína 0.3 0.56 ISO 5983-1
Grasa 0.02 0.3 AOAC 963.15
Cenizas 0.26 0.53 AOAC 940.26 Carbohidratos
Totales 9.23
Fibra Cruda 0.28 0.6 AOAC 930.20 Fructooligosacáridos
(FOS) 6.2
AOAC 999.03 AACC 32-32 Glucosa libre 0.23 0.59 AOAC 925.37 Fructosa libre 0.39 2.11 AOAC 960.06 Sacarosa libre 1.00 1.9 AOAC 925.35
(NA 0087, 2010)
Los análisis químicos para el yacón fueron realizados por el Laboratorio de Alimentos del Departamento de Ofertas de Servicio y Productos (OSP) de la Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad Central del Ecuador.
RENDIMIENTO DEL YACÓN O JÍCAMA
31
% Rendimiento = Pf x 100 Pi
Donde:
Pf: Peso final.
Pi: Peso Inicial.
TRATAMIENTOS
De acuerdo a estudios preliminares, se determinó los tratamientos con combinaciones de tres temperaturas (57 °C, 63 °C y 68 °C) y dos grosores (2 mm y 3mm), tomando como variable de respuesta la humedad, como se observa en la Tabla 13 (Casp & Abril, 2003).
Tabla 13. Tratamientos de las hojuelas de yacón deshidratadas
Tratamientos
Temperatura (°C)
Grosor (mm)
A 57 2
B 57 3
C 63 2
D 63 3
E 68 2
F 68 3
CONTENIDO DE HUMEDAD
Se determinó el contenido de humedad a través del método AOAC 925.10 (Martinez & Osorio) mediante aire caliente con estufa, se pesó aproximadamente 5 g de muestra troceada, en una balanza analítica marca OHAUS con precisión 0,001 g por triplicado, se colocó las muestras en una estufa marca Memmert a 110 °C durante 24 horas con el fin de evaporar el agua de la hojuela y obtener el peso de materia seca, este procedimiento se realizó en el laboratorio de la Universidad Tecnológica Equinoccial, Quito (Cardenas, 2009).
32 Los resultados se expresaron en porcentaje como se observa en la Ecuación 2 (Andrade, 2010).
Donde:
P1 =Peso Cápsula.
P2= Peso cápsula + muestra. P3= Peso cápsula + muestra seca.
DISEÑO EXPERIMENTAL
Permitió estudiar el contenido de humedad de los tratamientos en las hojuelas de yacón o jícama en el proceso de deshidratación, el diseño fue completamente al azar donde se planteó 6 tratamientos así: A (57 °C – 2 mm), B (57 °C – 3 mm), C (63 °C – 2 mm), D (63 °C – 3 mm) y E (68 °C – 2 mm), F tratamiento (68 °C – 3 mm). Se analizó la relación entre los factores de: temperatura y grosor en la variable humedad, para esto se escogió un diseño
factorial 3 x 2 para tres temperaturas (57 °C, 63 °C y 68 °C) y 2 grosores (2 mm y 3 mm) donde k = 2 factores y fue conformado por 6 combinaciones y
3 réplicas lo cual permitió determinar el efecto de los factores sobre la hojuela de yacón o jícama, se tuvo 18 pruebas. Se analizó con ANOVA y las medias se compararon con la prueba de diferencia mínima significativa LSD con una significancia de 0.05. Se usó el software estadístico Infostat versión 2008 (Gutiérrez & De la Vara, 2008).
PROCESO DE DESHIDRATACIÓN
El secado se lo realizó con tres temperaturas: 57 °C, 63 °C y 68 °C a su vez se combinó con grosores de: 2 mm y 3 mm respectivamente en todos los casos se buscó reducir el porcentaje de pérdida de masa con relación a la masa inicial de la hojuela esto se lo realiza por triplicado (Casp & Abril, 2003).
% Humedad =
P2 – P3
x 100 P2 - P1
33 El equipo utilizado para el proceso de secado fue un deshidratador de bandejas también conocido como de anaquel; el modelo utilizado es Excalibur 3900TM como se observa en la Figura 9, sus dimensiones fueron: altura 31.8 cm, ancho 43.2 cm y profundidad 48.3 cm, con motor de 600 Watts y la superficie de secado por bandejas en paralelo de policarbonato de 38 x 38 cm con ventilador se expone a una corriente de aire caliente en contacto con la superficie de la hojuela (Colina, 2010; Singh & Heldman, 1993).
Figura 9. Deshidratador
Se determinó experimentalmente el comportamiento de las hojuelas de yacón o jícama en la deshidratación por lo que se controló la reducción de masa de la hojuela por bandejas en la balanza analítica electrónica cada 10 minutos hasta que el porcentaje de pérdida de masa aproximado sea constante esto dependió de cada tratamiento, se estableció el contenido humedad (kg H2O/
kg masa seca) o (kg W / kg m.s) en cada tratamiento y se relacionó con el tiempo (Cardenas, 2009).
CINÉTICA DE SECADO.
34 La eliminación de agua se realizó en etapas determinadas por la velocidad de secado, como etapa inicial (A-B) el producto y el agua contenida se calentó ligeramente y se produjo una reducción de agua considerable a velocidad de secado constante etapa (B-C), la temperatura fue constante porque se terminó esta etapa cuando se alcanzó la humedad crítica pudiendo ser identificada cuando existió un cambio brusco de la pendiente, etapa (C-D) se produjo una velocidad de secado decreciente (Singh & Heldman, 1993).
La velocidad, humedad, temperatura y dirección del aire son las mismas por esto se determinó como un secado constante. Para la obtención de la curva velocidad de secado se midió las pendientes de las tangentes de la curva de humedad (W) en función de tiempo (t) esto proporcionó valores dW / dt, se calculó la velocidad (R) en cada tiempo mediante la Ecuación 3 (Geankoplis, 1998).
R =
Ls
A
−
dX
dt
Donde:
R - Velocidad de secado (kg H2O / s m2).
Ls - kg de solido seco.
A - Área superficial expuesta al secado en m2.
El secado de sólidos generalmente en condiciones constantes de secado produce curvas de forma variable pero están presentes los periodos de velocidad decreciente y el periodo de velocidad constante, en el caso de la hojuela es un producto poroso la mayor parte del agua que se evaporó durante el periodo de velocidad constante provino de su interior (Geankoplis, 1998).
35
ANÁLISIS DE ACEPTABILIDAD
Se aplicó un análisis de aceptabilidad de los tratamientos en la que se utilizó una escala hedónica de 9 puntos donde: el valor de 1 “Extremadamente Desagradable” y 9 “Extremadamente Agradable”, las encuestas se realizaron a jóvenes 15 a 16 años estudiantes de la Unidad Educativa Fisco-Misional “Maria de Nazaret” en donde se codificó las muestras por medio de números aleatorios, utilizando el formato de análisis de aceptabilidad que encuentra en el Anexo 1 (Sancho, Bota , & De Castro, 2002).
CARACTERIZACIÓN FÍSICA-QUÍMICA DE LA HOJUELA
Se caracterizó física y químicamente al producto que presentó mayor agrado de acuerdo al análisis de aceptabilidad, esto fue realizado por el Laboratorio de Alimentos del Departamento de Ofertas de Servicios y Productos (OSP) de la Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad Central del Ecuador.
ANALISIS MICROBIOLOGICO DE LA HOJUELA.
36
4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
CARACTERIZACIÓN FÍSICA QUIMICA DE MATERIA
PRIMA
La caracterización física del yacón o jícama presentó: forma fusiforme, no existió presencia de plaguicidas o sustancias toxicas que ocasionen daños, consistencia firme, categoria I de buena calidad, heridas y raspaduras que no superaron el 5 % en la superficie del producto, no hubo alteración de la pulpa, los defecto leves fueron por el transporte y cosecha, madurez uniforme, el color de la cáscara fue morado y su olor es caracteristico, como se observa en la Figura 10 (INEN, 1994; CODEX, 2012; NA 0087, 2010)
Figura 10. Lote muestreo de jícama o yacón
Según NA 0087 las especificaciones son: diámetro entre 5 a 6 cm, el yacón analizado tuvo 7.1 ± 1.71 cm, peso determinado entre 120 a 300 g se obtuvo un peso promedio de 300.2 ± 117.71 g y largo mayor a 20 cm con largo en promedio de 12.76 ± 3.44 cm; de acuerdo a estas especificaciones se clasifico en tipo 2.
Tabla 14. Características y clasificación del yacón o jícama por lote.
Diámetro (cm)1 Largo (cm)1 Peso (g)1 Clasificación
7.1 ± 1.71 12.76 ± 3.44 300.2 ± 117.71 Tipo 2
37 En la Tabla 15, se mostró los resultados de análisis del yacón o jícama lo cual se comparó con las investigaciones bibliográficas y norma andina se obtuvo los siguientes resultados: proteínas con 0.08 % valor menor que la NA 0087 y (Suquilanda, 2008; Mendieta, 2005), la humedad depende del yacón en este caso fue 82.32 % menor que NA 0087 y (Suquilanda, 2008) , la grasa fue 0.07 % dentro del parametro de NA 0087, la ceniza fue 0.68 % mayor que NA 0087, los carbohidratos totales con 16.85 % fue mayor que NA 0087 pero dentro de los establecido para (Villacrés, Alvarez, Quelala, & INIAP, 2013) , la fibra cruda con 2.06 % estuvo en rango de (Villacrés, Alvarez, Quelala, & INIAP, 2013) pero mayor que NA 0087 y los azúcares totales fueron 9.28 % siendo menor que (Ruiz & Villacrés, 2007). El aporte calórico presentado fue 68 cal / 100 g siendo menor que (Suquilanda, 2008; Manrique, Hermann, & Bernet, 2004; Seminario, Valderrama, & Manrique, 2003), los detalles del análisis están en el Anexo 3.
Tabla 15. Características químicas del yacón o jícama
Parámetros Unidad Resultado Norma Andina Otros autores
Proteína % 0.08 0.30 - 0.56 0.1 - 0.5 Humedad % 82.32 84.8 - 92.70 85 - 90
Grasa % 0.07
Cenizas % 0.68 0.26 - 0.53 0.26 - 0.53
Carbohidratos % 16.85 9.23 18
Azucares
totales % 9.28 22
Fibra cruda % 2.06 0.28 - 0.60 2.0 -4.0
Calorías Cal/100 g 68 14 - 22
Laboratorio OSP
Es importante señalar que la madurez generó una variación en los parametros de estudio, además de el tipo de cultivo, zona, clima, almacenamiento, transporte y conservación (Mendieta, 2005).
CONTENIDO DE HUMEDAD
38 grosor el de menor contenido de humedad con 13.13 %, a continuación el tratamiento C con temperatura de 63 °C y 2 mm de grosor tuvo una humedad de 14.68 %, algo muy similar fue el tratamiento A con temperatura de 57 °C y grosor de 2 mm presentando una humedad de 14.71 %, el tratamiento B con temperatura de 57 °C y 3 mm grosor tuvo una humedad superior con 17.53 %, el tratamiento F con temperatura de 68 °C y 3mm de grosor con humedad de 19.09 % y el que presento el mayor contenido de humedad fue el tratamiento D con temperatura de 63 °C y 3 mm de grosor con humedad de 24.59 %. Los tratamientos que no presentaron diferencias fueron la combinación con grosor de 2 mm en las tres temperaturas. Los detalles se encuentran en Anexo 2.
Tabla 16. Contenido de humedad por tratamiento
Tratamiento Humedad12
A 14.71 ± 1.18ab
B 17.53 ± 1.05bc
C 14.68 ± 1.12ab
D 24.59 ± 1.70d
E 13.13 ± 2.08a
F 19.09 ± 1.18c 1Media ± desviación estándar (n=3) 2Letras diferentes indican diferencias significativas
39
Figura 11. Contenido de humedad en temperatura
En la Figura 12, se observa la diferencia significativa LSD de los grosores presentado un menor contenido de humedad el grosor 2 mm con 14.71 % ± 1.69, y el grosor 3 mm con 20.40 % ± 3.21; existe una diferencia significativa y explica porque la combinación con menor grosor ayuda a al menor contenido de humedad. Los detalles se encuentran en el Anexo 2.
Figura 12. Contenido de humedad en grosor
0 5 10 15 20 25
57 °C 63 °C 68 °C
H u m ed ad 16.12 19.64 16.11 a b a 0 5 10 15 20 25
2 mm 3 mm
40
OBTENCIÓN DE HOJUELAS DE YACÓN O JÍCAMA
Pérdida de masa.
En pruebas previas se estimó que el porcentaje de pérdida de masa respecto a la masa inicial reflejó una constante en el porcentaje de 80 aproximadamente, como se observó en la Figura 13, la curva tiende hacia una recta o asíntota horizontal en todos los tratamientos siendo así: tratamiento A (57 °C – 2mm) con 81 % y tiempo de deshidratación de 1 hora 10 minutos; tratamiento B (57 °C – 3 mm) con 80 % y tiempo de deshidratación de 1 hora 60 minutos; tratamiento C (63 °C – 2 mm) con 81 % y tiempo de deshidratación de 1 hora 20 minutos; tratamiento D (63 °C – 3 mm) con 80 % y tiempo de 1 hora 50 minutos; tratamiento E (68 °C – 2 mm) con 81 % y tiempo de deshidratación 1 hora 30 minutos y el tratamiento F (68 °C – 3 mm) con 80 % y tiempo de deshidratación 1 hora 50 minutos.
Figura 13. Porcentaje de pérdida de masa por tratamiento
RENDIMIENTO DEL YACÓN O JÍCAMA
De acuerdo a la Ecuación 1, se determinó el rendimiento del yacón o jícama en el proceso de pelado como se observa en la Tabla 20, se tomó 18 muestras de raíces para evaluar el rendimiento, se tuvo una perdida promedio en el
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90%
0 20 40 60 80 100 120
41 pelado del 20 % que al comparar con (Párraga, Hermann, & Manrique, 2005) los cuales afirmaron que se pierde alrededor del 20 % se pudo señalar que por esta etapa se podrán incrementar costos en el procesamiento al iniciar con merma.
Tabla 17. Rendimiento pelado del yacón o jícama Yacón entero Yacón pelado % Rendimiento
336.6 266.7 80.5 ± 5
% rendimiento ± desviación estándar (n=18)
El rendimiento de las hojuelas por tratamiento se observa en la Tabla 21, así: los que presentaron mayor rendimiento fueron los tratamientos E (68 °C – 2 mm) y F (68 °C – 2 m) con 14.43 % y 14.13 % respectivamente; el tratamiento B (57 °C – 2mm) presento 13.47% un valor promedio entre los tratamientos; existió una igualdad entre los tratamientos A (57 °C – 2 mm) y D (63 °C – 3 mm) con 12.46 % y 12.28 % respectivamente; el que presento menor rendimiento fue el tratamiento C (63 °C – 2 mm) con 11.62 %.No existió diferencia significas entre las hojuelas de los tratamiento.
Tabla 18. Rendimiento de la hojuela de yacón o jícama
Tratamiento Temperatura
(°C)
Grosor (mm)
Tiempo
(min) % Rendimiento
12
A 57 2 70 12.46 ± 3.42 a
B 57 3 100 13.47 ± 1.57 a
C 63 2 80 11.62 ± 1.94a
D 63 3 110 12.28 ± 1.04 a
E 68 2 90 14.43 ± 3.82 a
F 68 3 113 14.13 ± 8.07 a
1Media ± desviación estándar (n=3) tratamiento 2Letras diferentes indican diferencias significativas
42
CINÉTICA DE SECADO
A continuación, en la Figura 14, se observa la curva de humedad en función del tiempo en la que el menor contenido de humedad fue del tratamiento 68 °C – 2 mm con 0.36 (kg w/ kg ms) y el mayor contenido de humedad fue el tratamiento 57 °C – 3 mm con 0.59 (kg w / kg ms); en las etapas A - B se pudo determinar que la hojuela se adaptó a las condiciones de temperatura equilibrándose con el aire de secado en la combinación con grosor 2 mm fue durante los primeros 10 minutos (600 s) y con 3mm fue los 30 primeros minutos (1800 s) debido a que existió un precalentamiento, mientras en la etapa B - C se evaporo el agua libre reduciendo con rapidez la humedad, las etapas C y D las condiciones de temperatura permanecieron constante y la hojuela se calienta y finalmente en la etapa E presentó una velocidad decreciente y una reducción más lenta de humedad (Geankoplis, 1998;Colina, 2010).
Figura 14. Curva de humedad en función de tiempo
En la Figura 15, se observa la curva de velocidad de secado en función de humedad; en donde la etapa A - B de la curva represento el inicio del secado del yacón o jícama con un contenido de humedad de (6.8 kg W / kg ms) , la etapa B - C represento la velocidad de secado constante a los 10 - 20 minutos iniciales, la etapas C - D, correspondió a la etapa de secado con velocidad decreciente entre los 30 - 40 minutos del proceso; es importante señalar que
0 1 2 3 4 5 6 7 8
0 2000 4000 6000 8000
H u me d ad ( kg W / kg m. s ) Tiempo (s) 57°C--2mm 57°C--3mm 63°C--2mm 63°C--3mm 68°C--2mm 68°C--3mm A B C D E Velocidad
constante Velocidad
decreciente Velocidad
43 la etapa C - D fue la totalidad del periodo de velocidad decreciente en los tratamientos (Singh & Heldman, 1993).
Figura 15. Velocidad de secado en función de Humedad
En la figura 16, se observa la gráfica de velocidad de secado en función del tiempo de los tratamientos.
Figura 16. Curva de Velocidad en función del tiempo
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
0 2 4 6 8
Ve locid ad d e se cad o (K g w /s . m ² ) (R)
Humedad (kg W/ kg ms)
57°C--2mm 57°C--3mm 63°C--2mm 63°C--3mm 68°C--2mm 68°C--3mm A B C D E Velocidad Velocidad decreciente 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000
Ve locid ad d e se cad o (kg w / s m 2) Tiempo (s)
57 °C - 2mm
57 °C - 3mm
63 °C - 2mm
63 °C - 3mm
68 °C - 2mm
44 De acuerdo a las Figuras 14, 15 y 16, el comportamiento de las hojuelas fue: el tratamiento con temperatura de 57 °C y grosor de 2 mm tardo 1 hora (3600 s) tuvo una humedad aproximada de 0.45 (kg w / kg ms) y velocidad de 0.14 (kg / m2 s); el tratamiento con temperatura de 57 °C y grosor 3 mm tardo
1 hora 30 minutos (5400 s) tuvo una humedad aproximada de 0.59 (kg w / kg ms) y velocidad de 0.13 (kg /m2 s); el tratamiento con temperatura de 63 °C
y grosor 2 mm tardo 1 hora 30 minutos (5400 s) tuvo una humedad aproximada de 0.54 (kg w / kg ms) y velocidad de 0.12 (kg / m2 s); el
tratamiento con temperatura de 63 °C y 3 mm tardo 1 hora 40 minutos (6000 s) tuvo una humedad aproximada de 0.50 (kg w / kg ms) y velocidad de 0.20 (kg / m2 s); el tratamiento con temperatura de 68 °C y 2 mm tardo 1 hora
30 minutos (5400 s) tuvo una humedad aproximada de 0.36 (kg w / kg ms) y velocidad de 0.14 (kg / m2 s); el tratamiento con temperatura de 68 °C y 3 mm
tardo 1 hora 50 minutos (6600 s) en llegar a una humedad aproximada de 0.49 (kg w / kg ms) y velocidad de 0.05 (kg /m2 s).
ANÁLISIS DE ACEPTABILIDAD
El grupo objetivo de análisis fueron jóvenes de 15 a 16 años porque se quiso hacer conocer el producto; el mismo que se lo presento en forma de snack natural.
45 color 6, sabor 5.9, textura 5.9 y aceptación global 5.9. La hojuela que presento mayor aceptabilidad global fue el tratamiento E código 851 (68 °C - 2 mm).
Figura 17. Análisis sensorial de las hojuelas de yacón
Se preguntó el código de hojuela que le gusto más de la degustación, como se observa en la Figura 18, el código 851, tratamiento E (68 °C – 2 mm) fue el de mayor aceptación con 43 %, se obtuvo una igualdad entre los códigos 639 tratamiento F (68 °C – 3 mm) y 126 tratamiento B (57 °C – 3 mm) con 14 %, el código 512 tratamiento D (63 °C – 3 mm) un 11 %; los códigos que tuvieron el menor porcentaje de aceptación fueron: código 682 tratamiento A (57 °C – 2 mm) con 9 % y código 292 tratamiento C (63 °C – 2 mm) con 6 %. Existió personas que no les gusto ninguna de las hojuelas esto represento un 3 %.
Figura 18. Hojuela que tuvo mayor agrado
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
682 126 292 512 851 639
OLOR COLOR SABOR TEXTURA ACEPTACION GLOBAL
ab a 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% a a a a a a
a abc
bc bc
c
a
a a a
a
a
a ab ab
ab
b
a
a
a
a a
46 De acuerdo a los análisis de las Figuras 17 y 18 el código de hojuela que presento los porcentajes de mayor aceptación y agrado fue el código 851 tratamiento E (68 °C – 2 mm), esto permitió determinar que fue la hojuela que tuvo mayor nivel de agrado de los tratamientos estudiados. Como se observa en la Figura 19, se preguntó si compraría el producto los encuestados señalaron que un 77 % si lo haría, mientras que un 23 % dijo que no lo compraría.
Figura 19. Compraría el producto.
CARACTERIZACIÓN FÍSICO DE LA HOJUELA
De acuerdo al análisis de aceptabilidad realizado la hojuela que tuvo mayor aceptación fue la del tratamiento E (68 °C – 2 mm), como se observa en la Figura 20, físicamente la hojuela presenta un color amarillo, sabor característico, textura sólida y olor característico (NA 0087, 2010).
Figura 20. Hojuela de yacón o jícama deshidratada
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90%
SI
47
CARACTERIZACIÓN QUIMICA DE LA HOJUELA
Químicamente la hojuela presento los siguientes resultados como se observa en la Tabla 19 y Anexo 4.
Tabla 19. Características Químicas de la hojuela deshidratada
Parámetros Unidad Resultado
Proteína % 1.4
Humedad % 10.26
Grasa % 0.32
Cenizas % 2.82
Carbohidratos % 85.2 Azucares totales % 35.66
Fibra cruda % 6.89 Calorías Cal / 100 g 349.0
Laboratorio OSP
Las hojuelas presentaron los siguientes diámetros dependiendo de cada tratamiento; se escoge al azar para la medición como se observa en la Tabla 20, se analizó la diferencia significativa de acuerdo al intervalo LSD alfa 0.05 mostrando una diferencia significativa entre los tratamientos A (57° C – 2 mm), B (57 °C – 3 mm), C (63 °C – 2 mm) y D (63°C – 2 mm) en tanto que los tratamientos E (68 °C – 2 mm) y F (68 °C – 3 mm) no son significativamente diferentes.
Tabla 20. Diámetro de hojuelas por tratamiento
Tratamiento Diámetro (cm)12
A 3.4 ± 0.11 a
B 3.9 ± 0.12 b
C 4.2 ± 0.05 c
D 4.6 ± 0.05 e
E 4.5 ± 0.07 d
F 4.5 ± 0.05 d 1Media ± desviación estándar (n=15)
